Estructures
Què és una estructura?
Una estructura és un conjunt d'elements capaços de suportar forces i transmetreles als punts on se suporta per tal que sigui resistent i estable.
Estem envoltats d'estructures naturals i artificials. Les persones, els animals i les plantes. Les persones construïm estructures com les de les cases i els ponts, però molts animals també construeixen estructures.
Anomenem càrregues aquelles forces que actuen sobre una estructura. jLes càrregues poden ser: el propi pes de l'estructura, el pes dels elements que s'hi col·loquen damunt, el vent que l'empeny, la neu que s'hi acumula...
Resistència a esforços
Els esforços són les forces que apareixen en els elements d'una estructura quan està sotmesa a altres o càrregues.
Les estructures, segons com siguin i com les usem, hauran de suportar esforços que tendeixen a: ·Estirar-les · Flexionar-les ·Retòrcer-les ·Comprimir-les ·Tallar-les
Estudiem aquests cinc casos:
Una estructura o un element estan sotmesos a un esforç de flexió quan les forces o les càrregues tendeixen a doblegar-los.
Una estructura o un element estan sotmesos a un esforç de compressió quan sobre ells actuen forces que tendeixen a disminuir-ne la longitud.
Una estructura o un element estan sotmesos a un esforç de tracció quan sobre ells actuen forces que tendeixen a augmentar-ne la longitud, és a dir, a estirar-los.
Un element està sotmés a un esforç de cisallament quan les forces que actuen paral·lelament a la seva secció tendeixen a tallar-lo.
Un element està sotmès a un esforç de torsió quan hi ha forces sobre ell que tendeixen a fer girar una secció respecte de l'altra.
Elements d'una estructura
Moltes estructures estan formades per la unió de diversos elements. Cada element està dissenyat per suportar diferents tipus d’esforços, de manera que el resultat final sigui una estructura resistent i estable.
Els elements més emprats en les estructures són: fonaments, columnes o pilars, bigues, arcs i tirants.
Estructures estables
Són estructures estables aquelles que, en aplicar-hi una força al damunt, conserven la seva posició. Són inestables les estructures que, en aplicar-hi una petita càrrega, perden l'equilibri.
L’estabilitat està relacionada amb el centre de gravetat (cdg). El centre de gravetat és un punt imaginari on rauria tota la massa de l’objecte si es pogués comprimir.
estructures resistents
Una estructura és resistent quan conserva la seva forma en aplicar-li càrregues.
Elements i recursos que proporcionen resistència a les estructures:
Triangles: L’única figura geomètrica que no es pot deformar en aplicar-li forces als costats és el triangle. Això ha servit de base per fabricar les estructures triangulars. Per exemple, ponts triangulars que tenen poca massa i són molt resistents.
Arcs: Els romans ja feien servir els arcs per construir ponts amb pedres o maons. Els arcs romans es mantenen gràcies al suport d'un maó sobre un altre; no s'utilitza cap adhesiu entre les peces. Aquestes solen tenir forma de falca i encaixen perfectament.
Perfils
Els perfils són barres de diferents seccions utilitzades a l’hora de fabricar estructures.
Els perfils ens permeten fabricar estructures resistents, lleugeres i barates alhora. Els perfils poden ser:
Perfils tancats
Perfils oberts
Tipus d'estructures artificials
Hi ha diferents tipus de estructures, podem distingir entre
Estructures massives
Són estructures massives aquelles en què predomina una gran concentració de material. Es caracteritzen perquè són massisses, estables i molt pesades. Exemples: els temples grecs, les presses dels embassaments.
Estructures de volta
En les estructures de volta hi predominen els arcs, les voltes o les cúpules com a elements i suport. Aquests elements suporten esforços de compressió. Exemples: els teatres, els circs...
Estructures triangulars
Les estructures triangulars es formen amb la unió de molts triangles, construint xarxes planes o espacials. La triangulació en les estructures aporta estabilitat i resistència amb el mínim nombre de perfils.
Estructures d'entramat
Les estructures d’entramat estan formades per un conjunt de perfils de fusta, acer o formigó que s'entrecreuen entre ells.
acer o formigó que s’entrecreuen entre ells.
Els elements estructurals són les bigues, els pilars o columnes i la cimentació.
Estructures suspeses
Són estructures suspeses aquelles que es troben sustentades per cables o perfils subjectes a elements de suport. Hi predominen els tirants, que estan sotmesos a esforços de tracció.